constatou que o projeto de reforço com adição de espuma rígida, camada fina de alumínio e camada fina de compósito

Zhang jifeng et al. [24] constatou que o projeto de reforço com adição de espuma rígida, camada fina de alumínio e camada fina de compósito entre as camadas pode elevar a carga de falha de uma conexão aparafusada de compósito de fibra de vidro/etileno (GF/PE) em 7, 7%, 76% e 106%, respectivamente. A adição de uma camada fina de compósito externo pode elevar a carga de falha em 44%, conforme mostrado na figura 10. Nenhum desses projetos de reforço de força altera o modo de falha de extrusão original.

Com o objetivo de melhorar o projeto com a adição de camadas finas de GFRP no exterior, Viet et al. [25] compararam o efeito de elevação de camadas finas de GFRP com diferentes esquemas de pavimentação na resistência da união aparafusada de compósitos GF/PET. Como pode ser visto na figura 11, o efeito de elevação de força aumenta significativamente com o aumento do número de camadas; Quando normalizado com o número de camadas ou a qualidade da fibra, o efeito de elevação da força é quase constante. Pode-se ver que o efeito de elevação deste ajuste de reforço na força está relacionado com o número de fibras.

A wang guojie [22] aumentou a carga de ruptura da conexão aparafusada composta de ti GF/PU em 28% por meio do design do convés de anel redondo no furo do parafuso. A otimização do projeto de reforço local foi realizada por Muc e Ulatowska[26], otimizando o ângulo de colocação da dimensão da fibra do convés, visando a conexão de parafuso-parafuso com compósitos reforçados por convés compósitos.

O mecanismo de reforço do método acima é fazer com que o material da borda do furo da conexão de parafuso composto engrosse localmente e aumente a área de carga, de modo a elevar a capacidade de carga da conexão de parafuso. A desvantagem é que a adição de materiais metálicos aumenta o peso da estrutura de ligação e altera a configuração geométrica da mesma.

2, 3 projeto aumentado com a camada fina do metal adicionada no todo

Como mostrado na figura 12, os pesquisadores propuseram um projeto reforçado para a conexão aparafusada do compósito com a adição de uma fina camada de metal entre as camadas de todo o laminado [15, 27].

Kolesnikov et al. [27] investigou o efeito da adição de camadas finas de titânio com diferentes teores entre as camadas de laminados de CF/EP, revestidos a 0°, sobre a resistência de união roscada. Como pode ser visto na figura 13, a resistência específica aumenta significativamente com o aumento do teor de titânio e diminui lentamente após atingir o pico. Isso ocorre porque o aumento da resistência diminui com o aumento do teor de titânio, enquanto a densidade da liga de titânio é maior do que a densidade do compósito. Além disso, o padrão de desativação foi alterado com o aumento do teor de titânio.

Xing lifeng et al. [15] através de estudos de teste concluíram que a adição de uma camada fina de aço entre as camadas de laminados compósitos CF/EP resultou em um aumento de 180% na resistência à ruptura por extrusão de conexões aparafusadas.

Este projeto de reforço integral é feito adicionando uma camada de metal ao laminado compósito para melhorar a resistência à extrusão. O mecanismo de reforço é aumentar a resistência à extrusão do composto através da excelente resistência à extrusão do material metálico. A desvantagem é um aumento significativo no peso da conexão devido à adição da camada de metal. Além disso, embora a capacidade de carga da junção tenha sido aumentada, não está claro se a eficiência de carga da conexão aparafusada, ou seja, se a relação entre a capacidade de carga da estrutura de conexão e a capacidade de carga do laminado reforçado foi aumentada.

2, 4 projeto reforçado para a substituição local de camadas finas do metal

Com o apoio do programa Increase of Bolted Joint Performance (BOJO) da agência espacial europeia, A equipe da Fink propôs um projeto de reforço de conexão aparafusada com uma camada fina de titânio substituindo uma parte de uma única camada em um laminado de compósito CF/EP na região próxima ao furo do parafuso [28-31], como mostrado na figura 14.

Os resultados dos ensaios e simulações numéricas mostraram que o aumento do efeito do método acima é maior com o aumento do teor de titânio e que a resistência aumenta de forma quase linear quando o teor de titânio aumenta de 0% para 46%, como mostrado na figura 15. A adição de uma camada fina de 46% de titânio resultou em um aumento de 154% na resistência à ruptura por extrusão da conexão aparafusada, mas resultou em um aumento de apenas 29% na resistência específica [29].

Além disso, Fink et al. [30] desenvolveram uma série de testes para investigar a sensibilidade do reforço deste método ao teor de liga de titânio, tamanho geométrico, temperatura. Kolks e Tserpes[31] desenvolveram modelos de dano progressivo para prever a força de ruptura deste tipo de conexão aparafusada. O método de reforço local acima foi aplicado para a conexão entre os estágios da carcaça do ajudador de impulso composto Ariane 5, a conexão da raiz da turbina eólica do rotor, a conexão do adaptador de carga útil da nave espacial e a conexão do talão de elevação de alta carga em estruturas de aeronaves [32].

Brewer e Palazotto[33] estudaram o efeito da substituição local de camadas finas de aço na resistência de extrusão de laminados compósitos CF/EP e descobriram que permitiu um aumento de 32% na resistência final, mas alterou o modo de falha. O mecanismo de reforço do método de projeto de reforço acima é substituir o composto adicionando material metálico na área da borda do furo que está sob extrusão. O uso do excelente desempenho de resistência à extrusão do material metálico para melhorar a resistência à extrusão da conexão aparafusada do composto. Vale ressaltar que o regime de anel quente e úmido representa uma grande ameaça às propriedades mecânicas deste tipo de conexão aparafusada. Tem sido demonstrado que o ambiente úmido e térmico permite que o modo de falha de um laminado híbrido CFRP-titânio mude de falha de uma única camada de compósito para uma estratificação da interface compósito-metal [34]. Assim, quando se utiliza este tipo de reforço, as superfícies dos compósitos e metais colados requerem um tratamento especial [32].

2, 5 projeto reforçado com a adição integral da camada da fibra da direção

Com o apoio do programa de pesquisa da marinha dos eua, a equipe Kelly [35-39] propôs um projeto reforçado para conexões aparafusadas em compósito, adicionando uma única camada contendo fibras de direção a laminados compósitos, como mostrado na figura 16.